Imaging techniques using x-ray beam at high energies (>6KeV) such as contact radiography, projection microscopy, and tomography have been used to nondestructively discern internal structure of objects in material science, biology, and medicine. This paper introduces the x-ray micro-imaging method using 1B2 micro-probe line of PAL (Pohang Accelerator Laboratory). Cross-sectional information on low electron density materials can be obtained by probing a sample with coherent synchrotron x-ray beam in an in-line holography setup. Living organism such as plants, insects are practically transparent to high energy x-rays and create phase shift images of x-ray wave front. X-ray micro-images of micro-bubbles of $20\~120\;{\mu}m$ diameter in an opaque tube were recorded. Clear phase contrast images were obtained at Interfaces between bubbles and surrounding liquid due to different decrements of refractive index.
It is important to measure precisely the size and velocity of micro-bubbles used in various field. The synchrotron X-ray micro-imaging technique was employed to measure the size and velocity of micro-bubbles moving in an opaque tube simultaneously. Phase contrast images were obtained at interfaces of micro-bubbles between water and air due to their different refractive indices. The X-ray micro-imaging technique was found to measure an optical fiber with an accuracy of 0.2%. Micro-bubbles of $10{\sim}60{\mu}m$ diameter moving upward in an opaque tube (${\phi}=2.7mm$) were tested to measure bubble size and up-rising velocity. For DI water, the measured velocity of micro-bubbles is nearly proportional to the square of bubble size, agreed well with the theoretical result. In addition, the synchrotron X-ray micro-imaging technique can measure accurately the size and velocity of several overlapped micro-bubbles.
In this work, we investigated the recently proposed phase-contrast x-ray imaging (PCXI) technique, the so-called single grid-based PCXI, which has great simplicity and minimal requirements on the setup alignment. It allows for imaging of smaller features and variations in the examined sample than conventional attenuation-based x-ray imaging with lower x-ray dose. We performed a systematic simulation using a simulation platform developed by us to investigate the image characteristics. We also performed a preliminary PCXI experiment using an established a table-top setup to demonstrate the performance of the simulation platform. The system consists of an x-ray tube ($50kV_p$, 5 mAs), a focused-linear grid (200-lines/inch), and a flat-panel detector ($48-{\mu}m$ pixel size). According to our results, the simulated contrast of phase images was much enhanced, compared to that of the absorption images. The scattering length scale estimated for a given simulation condition was about 117 nm. It was very similar, at least qualitatively, to the experimental contrast, which demonstrates the performance of the simulation platform. We also found that the level of the phase gradient of oriented structures strongly depended on the orientation of the structure relative to that of linear grids.
Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers B
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v.28
no.6
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pp.659-664
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2004
It is important to measure precisely the size and velocity of micro-bubbles used in various field. The synchrotron X-ray micro-imaging technique was employed to measure the size and velocity of micro-bubbles moving in an opaque tube simultaneously. Phase contrast images were obtained at interfaces of micro-bubbles between water and air due to their different refractive indices. The X-ray micro-imaging technique was found to measure an optical fiber with an accuracy of 0.2%. Micro-bubbles of 20∼60$\mu\textrm{m}$ diameter moving upward in an opaque tube (${\Phi}$=2.7mm) were tested to measure bubble size and up-rising velocity. For DI water, the measured velocity of micro-bubbles is nearly proportional to the square of bubble size, agreed well with the theoretical result. In addition, the synchrotron X-ray micro-imaging technique can measure accurately the size and velocity of several overlapped micro-bubbles.
Synchrotron radiation (SR) imaging enables us to observe internal structures of biologic samples without staining. In this study, we obtained X-ray microscopic images of human breast tissues with 11.1 KeV hard X-ray microscope of the Pohang light source and used zone plates and phase-contrast technique to get high resolution X-ray images. Hard X-ray microscopic images of fibrocystic change and breast cancer tissues with a spatial resolution of 60 nm were obtained and from these images, we could observe the micro-structures of human breast tissue. Also we analyzed and compared these images, which revealed distinct features of each condition. In conclusion, SR imaging with phase-contrast hard X-ray microscope for medical application, especially in breast disease can give some useful information for clinical research.
X-ray microscopy with synchrotron radiation(SR) might be a useful tool for novel x-ray imaging in the clinical and laboratory settings. Microscopically, it enables us to observe detailed structure of animal organs samples with a great magnification power and an excellent resolution. The phase contrast mechanisms in image by X-ray are described. The phase-contrast X-ray imaging with SR from in-vivo and in-vitro mouse tail, rat nerve and rat lung were obtained with an 8 KeV monochromatic beam. The visual image was magnified using 10x microscope objective lens and captured using an digital CCD camera. The results showed more structural details and high resolution images with SR imaging system than conventional X-ray radiography system. The SR imaging system may have a potential for imaging in biological researches, material applications and clinical radiography.
Ye, Linlin;Xue, Yanling;Wang, Yudan;Qi, Juncheng;Xiao, Tiqiao
Journal of Ginseng Research
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v.41
no.3
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pp.290-297
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2017
Background: The use of X-ray phase-contrast microtomography for the investigation of Chinese medicinal materials is advantageous for its nondestructive, in situ, and three-dimensional quantitative imaging properties. Methods: The X-ray phase-contrast microtomography quantitative imaging method was used to investigate the microstructure of ginseng, and the phase-retrieval method is also employed to process the experimental data. Four different ginseng samples were collected and investigated; these were classified according to their species, production area, and sample growth pattern. Results: The quantitative internal characteristic microstructures of ginseng were extracted successfully. The size and position distributions of the calcium oxalate cluster crystals (COCCs), important secondary metabolites that accumulate in ginseng, are revealed by the three-dimensional quantitative imaging method. The volume and amount of the COCCs in different species of the ginseng are obtained by a quantitative analysis of the three-dimensional microstructures, which shows obvious difference among the four species of ginseng. Conclusion: This study is the first to provide evidence of the distribution characteristics of COCCs to identify four types of ginseng, with regard to species authentication and age identification, by X-ray phase-contrast microtomography quantitative imaging. This method is also expected to reveal important relationships between COCCs and the occurrence of the effective medicinal components of ginseng.
The x-ray micro-imaging technique was employed to measure the size and velocity of micro-bubbles moving in an opaque tube simultaneously. Phase contrast images were obtained at interfaces of micro-bubbles between water and air due to different refractive index. Micro-bubbles of $20\~120{\mu}m$ diameter moving upward in an opaque tube $(\phi=2.7mm)$ were tested. For two different working fluids of tap water and DI water, the measured velocity of micro-bubbles is roughly proportional to the square of bubble size.
X-ray grating interferometry has been an active area of research in recent years. In particular, various studies have been carried out for the practical use of the x-ray grating interferometer in medical and industrial fields. For the commercialization of the system, it needs to be optimized for its application. In this study, we have developed a prototype of the compact high energy x-ray grating interferometer of which the high effective energy and compactness is of our primary feature of design. We have designed the Talbot-Lau x-ray interferometer in a symmetrical geometry with an effective energy of 54.3 keV. The system has a source-to-analyzer grating distance of 788.4 mm, which is compact enough for a commercial product. In a normal operation, it took less than ten seconds to acquire a set of phase stepping images. The acquired images had a maximum visibility of about 15%, which is relatively high compared with the visibilities of the other high-energy grating interferometric systems reported so far.
The x-ray PIV method was improved for measuring quantitative velocity fields of real blood flows using a coherent synchrotron x-ray source. Without using any contrast media or seeding particles, this method can visualize flow pattern of blood by enhancing the phase-contrast and interference characteristics of blood cells based on a synchrotron x-ray imaging mechanism. The enhanced x-ray images were achieved by optimizing the sample-to-scintillator distance, the sample thickness, and hematocrit. The quantitative velocity fields of blood flows inside opaque tubes were obtained by applying a 2-frame PIV algorithm to the x-ray images of the blood flows. The measured velocity field data show typical features of blood flows such as the yield stress effect. The non-Newtonian flow characteristics of blood flows were analyzed using the x-ray PIV method and the experimental results were compared with hemodynamic models.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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